Лекции по "Метрологии"

- светочувствительность фотоматериалов, которая характеризуется числами  светочувствительности;

- громкость звука – по акустическим  шкалам и т.п.

Факторы, влияющие на результат измерений (влияющие факторы)

На результат измерения влияет множество факторов. В метрологической практике принято учитывать следующие факторы:

– объект измерения;

– субъект измерения (экспериментатор или эксперт);

– способ измерения;

– средства измерений;

– условия проведения измерения.

Объект измерения обладает многими свойствами и находится в многосторонних и сложных связях с другими объектами. Например, при измерении плотности вещества необходимо быть уверенным, что он не содержит других включений и т. д.

Эксперт или экспериментатор вносит в процесс измерения элемент субъективизма.

Он зависит от квалификации экспериментатора, от его подготовленности  к выполнению измерения, от его психофизиологического состояния, соблюдения эргономических требований при измерении и т. п.

Важное значение имеет настроение оператора, его собранность, внимание, режим работы и отдыха. Наибольшая работоспособность наблюдается в утренние часы от – до 12 и от 14 до 17. Начало смены – это период вхождения в работу, длящийся утром от 30 мин до 1,5 ч. Затем работоспособность стабилизируется в течение (1,5 – 2,5) ч.

Способ измерения – совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с выбранным принципом измерения. Метод (способ) измерения определяет, как следует организовать взаимодействие средства измерения с объектом и каким образом извлечь из него информацию.

Принцип измерения – совокупность физических явлений, на которых основаны измерения, например, измерение массы взвешиванием (использование силы тяжести, пропорциональной массе); температуры с использованием термоэлетрического эффекта; расхода газа или жидкости по перепаду давления в сужающих устройствах.

Очень часто измерение одной и той же величины разными методами дает совершенно непохожие результаты. Например, периметр шара можно определить двумя способами:

1. измерить диаметр и определить ;
2. непосредственно измерить лентой или рулеткой.

Во многих измерительных процедурах на результат измерения влияет несовершенство средств измерений.

Условия проведения измерения – один из важнейших факторов, влияющих на результат измерения. К ним относятся: температура окружающей среды, давление, влажность, освещенность, вибрация, производственный шум и т. д.

Желательно, чтобы освещение было естественным. Считается, что при таком освещении производительность труда выше на 10 %, чем при искусственном. Допускается (применяется) как искусственное, так и естественное освещение. Искусственное освещение должно быть люминесцентным рассеянным. В зависимости от особенностей трудового процесса применяются три системы освещения: общее, местное и комбинированное. При особо точных измерениях допускается применять одно местное освещение, так как оно приводит к неравномерному распределению яркости в поле зрения оператора. Наиболее оптимальным является комбинированное освещение.

Уровень шума в лабораториях не должно превышать (40÷45) дБ.

Условия проведения измерений регламентированы в методиках выполнения измерений.

Исключение влияющих факторов

Способ замещения состоит в замене измеряемой величины равновеликой ей мерой, значение которой известно.

Например, при взвешивании груза на равноплечих весах его масса считается равной массе уравновешивающих гирь. Это справедливо только при равенстве плеч, так как равновесие коромысла определяется не равенством сравниваемых масс, а равенством произведения силы на плечо.

На практике плечи не строго равны между собой. Поэтому при точных измерениях пользуются способом замещения, чтобы исключить неравенство плеч. При этом первоначально груз уравновешивают любой тарой (рис. 5):

 

F1 = m1. r1 ; F2 = m2. r2 ;  F1 = F2 ;   m1. r1  = m2. r2 ;   

                         .                                                                                 (1)

Потом груз заменяется гирями, при котором сохраняется равновесие.

                                                                                

 

                                R1                                      R2     

 

 

 

               m3                                                                                               m2   

                           F1                                              F2             

 

                                    

Рисунок 5

 

Равновесие коромысла наступает, когда выполняется равенство:

;

.                                                                                                  (2)

Первые части уравнения (1) и (2) равны между собой, значит

.

Способ противопоставления. Рассмотрим на том же примере взвешивание на равноплечих весах. Условие равновесия коромысла запишется:

,                                                                                          (3)

где      - масса гирь;

- масса груза.

.

Таким образом, влияние неравноплечести появляется в наличии множителя (коэффициента) .

Если поместим груз на чашу весов, где раньше были гири, а гири – где раньше был груз, то получим:

                                                                                             (4)

, где  .

Разделив первое условие равновесия (3) на второе условие равновесия (4), получим:

.                                                                                                   (5)

откуда

                                                                                          (6)

В данном случае влияние неравноплечести весов исключено.

Компенсация влияющего фактора по знаку.  При компенсации влияющего фактора по знаку измерения проводятся дважды, так, чтобы влияющий фактор оказывал противоположное действие, и берется среднее арифметическое. Например, механические узлы некоторых СИ имеют люфты, влияние которых исключают путем измерения сначала с больших значений, а затем с меньших значений. Пусть требуется измерить диаметр конусообразного сечения в середине (рис. 6) или же цилиндрическую деталь микроскопом.

Способ симметричных измерений. Он заключается в том, что в течение некоторого интервала времени выполняется несколько измерений одной и той же величины, а затем берется половина суммы отдельных результатов, симметричных по времени относительно середины интервала, например, исключение падения напряжения.

 

 

                         Рисунок 6